計算機組成原理課程設(shè)計報告1

1、<p><b>　　計算機組成原理</b></p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　實驗項目：1、設(shè)計一個具有帶進(jìn)位加法和立即數(shù)尋址方式的模型機</p><p>　　2、設(shè)計一個具有帶進(jìn)位加法和條件跳轉(zhuǎn)的模型機</p><p>　　實驗一：設(shè)計一個具有帶進(jìn)位加

2、法和立即數(shù)尋址方式的模型機</p><p><b>　　1、問題描述</b></p><p>　　本題目設(shè)計的是一臺具有輸入、輸出、帶進(jìn)位加法、儲存和跳轉(zhuǎn)功能的模型計算機，并寫出工作程序和測試數(shù)據(jù)驗證所設(shè)計的指令系統(tǒng)。</p><p><b>　　2、設(shè)計目標(biāo)</b></p><p>　　在設(shè)計完本

3、程序后，所設(shè)計模型機能夠完成從一個外設(shè)輸入一個數(shù)到指定的寄存器中，另外輸入立即數(shù)并將其存入另一個、寄存器中，兩數(shù)進(jìn)行進(jìn)位相加并將結(jié)果保存到第一個寄存器，輸出結(jié)果，并顯示。另外，實現(xiàn)無條件跳轉(zhuǎn)至開始。</p><p><b>　　3、指令格式</b></p><p><b>　　4、設(shè)計微指令</b></p><p>　　（

4、1）定義指令碼，及定義一個下地址為08H</p><p>　?。?）設(shè)計微指令編碼表</p><p><b>　　（3）微程序流程圖</b></p><p>　?。?）由編碼得到微程序</p><p>　　根據(jù)以上編寫的微程序，以及微指令代碼化的方法得到的微程序代碼為：</p><p>　　$M0

5、0018001</p><p>　　$M0101ED82</p><p>　　$M0200C048</p><p>　　$M08001001</p><p>　　$M0901ED83</p><p>　　$M0300B004</p><p>　　$M0401A205</p><

6、;p>　　$M05919A01</p><p>　　$M0A01ED86</p><p>　　$M0600E007</p><p>　　$M07028201</p><p>　　$M0B01ED8D</p><p>　　$M0D00E00E</p><p>　　$M0E00900F<

7、/p><p>　　$M0F030201</p><p>　　$M0C01ED90</p><p>　　$M1000D181</p><p><b>　?。?）寫工作程序</b></p><p><b>　　$P0000</b></p><p><b&

8、gt;　　$P0110</b></p><p><b>　　$P0222</b></p><p><b>　　$P0320</b></p><p><b>　　$P0401</b></p><p><b>　　$P0530</b></p&

9、gt;<p><b>　　$P0601</b></p><p><b>　　$P0740</b></p><p><b>　　$P0800</b></p><p>　?。?）建立聯(lián)機操作文件</p><p>　　為了從PC機下載工作程序和微程序，需要建立聯(lián)機操作文

10、件，該文件是普通的文本文件，擴展名為TXT，可用記事本來建立的，要求：</p><p>　　測試用的工作程序排在文件的前面，每個內(nèi)存地址及代碼占一行；</p><p>　　微指令代碼排在文件的后面，每個微地址及微指令代碼占一行；</p><p>　?。?）按照實驗電路圖連接實驗線路</p><p>　　實驗采用復(fù)雜模型機系統(tǒng)連線圖，電路圖如下

11、：</p><p><b>　　（8）運行</b></p><p>　?。╝）系統(tǒng)與PC機聯(lián)機</p><p>　　實驗系統(tǒng)安裝有一個標(biāo)準(zhǔn)的DB型9針RS-232C串口插座，使用配套的串行通信電纜分別插在實驗系統(tǒng)及PC機的串口，即可實現(xiàn)系統(tǒng)與PC機的聯(lián)機操作。</p><p>　?。╞）下載工作程序和微程序</p&

12、gt;<p>　　使用唐都軟件將工作程序和微程序下載到實驗箱的內(nèi)存和控制存儲器中。其中，自帶電 線的實驗箱用NCMP53軟件，啟動軟件后使用F4[裝載]進(jìn)行下載；外接電源線的實驗箱用CMPP軟件，啟動軟件后在菜單中選擇[轉(zhuǎn)儲]/[裝載]進(jìn)行下載。</p><p><b>　?。╟）運行</b></p><p>　　實驗原理圖，及數(shù)據(jù)流程圖如下：</

13、p><p>　?。?）調(diào)試以及調(diào)試過程（把寫好的程序下載到唐都實驗箱，打開軟件復(fù)雜模型機的原理圖，按步驟點擊單步運行，查看運行的指令和微指令的過程）</p><p><b>　　調(diào)試發(fā)現(xiàn)問題：</b></p><p>　　剛開始時點擊時，機器不運行。</p><p>　　DR1與DR2相加結(jié)果不正確。</p>

14、<p>　　從R0到內(nèi)存STA存數(shù)指令的存數(shù)操作有誤，R0-B打開的同時把AR的LDAR也打開了，造成指向內(nèi)存單元改變。也就造成輸出時的數(shù)據(jù)不正確和。</p><p>　　修改上一條錯誤后，誤把R0數(shù)據(jù)存在01單元，覆蓋了原來的指令，當(dāng)跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)回到原來程序的開頭時，執(zhí)行第二次就發(fā)生了錯誤。</p><p>　　所以針對以上問題，都一一地找到相應(yīng)的錯誤之處和解決方法：</

15、p><p>　　a1、連線有錯誤，檢查后發(fā)現(xiàn)錯誤之處，并改正</p><p>　　b2、改變s3到s0 ，改為1001（帶進(jìn)位加法）</p><p>　　c3、由于疏忽造成，修改對應(yīng)的LDAR開關(guān)編碼</p><p>　　d4、修改$P程序，存到?jīng)]用的內(nèi)存</p><p>　　上述問題解決之后，程序便可運行出結(jié)果。<

16、/p><p><b>　?。?0）運行結(jié)果</b></p><p>　　在上圖中會執(zhí)行INPUT到R0，然后從內(nèi)存中取出一個數(shù)放到DR2中，R0內(nèi)的數(shù)放到DR1中，DR1+DR2+cy放到R0中，再將R0內(nèi)的數(shù)顯示到LED上。</p><p>　　實驗二：設(shè)計一個具有帶進(jìn)位加法和條件跳轉(zhuǎn)的模型機</p><p><b&

17、gt;　　1、問題描述</b></p><p>　　本題目設(shè)計的是一臺具有輸入、輸出、數(shù)據(jù)傳送、帶進(jìn)位加法、條件跳轉(zhuǎn)，停機功能的模型計算機，并寫出工作程序和測試數(shù)據(jù)驗證所設(shè)計的指令系統(tǒng)。</p><p><b>　　2、指令格式</b></p><p><b>　　3、設(shè)計微指令</b></p>

18、<p>　?。?）定義一個下地址為20H</p><p><b>　?。?）設(shè)計微指令</b></p><p>　　（3）畫出微程序流程圖</p><p><b>　　(4) 微程序代碼</b></p><p>　　根據(jù)以上編寫的微程序，以及微指令代碼化的方法得到的微程序代碼為：</

19、p><p>　　$M00018001</p><p>　　$M0101ED82</p><p>　　$M0200C060</p><p>　　$M200180C1</p><p>　　$M1101ED83</p><p>　　$M0300D181</p><p>　　$M21

20、01A404</p><p>　　$M0401B205</p><p>　　$M05919A01</p><p>　　$M22019201</p><p>　　$M23001001</p><p>　　$M24030201</p><p>　　$M25018025</p><

21、p>　?。?）設(shè)計工作程序代碼，以測試微程序</p><p><b>　　$P0035</b></p><p><b>　　$P0124</b></p><p><b>　　$P0235</b></p><p><b>　　$P0314</b><

22、;/p><p><b>　　$P0444</b></p><p><b>　　$P0500</b></p><p><b>　　$P0607</b></p><p><b>　　$P0750</b></p><p>　　（6）按照實驗一

23、建立聯(lián)機文檔并按照書本《計算機組成原理課程設(shè)計》的附錄2（系統(tǒng)連線參考圖）進(jìn)行連線。</p><p><b>　　（7）運行與調(diào)試</b></p><p>　　把程序下載但唐都實驗箱進(jìn)行運行和調(diào)試。</p><p>　　通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)的問題：</p><p>　　A、 不知道R1、R2、R0三個寄存器的關(guān)系（請教老師解決

24、）。</p><p>　　運行第一條指令后便停滯，不再執(zhí)行下面的操作。</p><p>　　解決a后，從輸入模塊輸入到R1或R2都不能實現(xiàn)。</p><p>　　條件跳轉(zhuǎn)指令后，執(zhí)行非設(shè)計程序，程序跑飛了。</p><p>　　通過前面的幾次實驗，已經(jīng)獲得部分解決方法的經(jīng)驗</p><p>　　B1、檢查連線未能發(fā)現(xiàn)問

25、題，估計可能是哪里接觸不良，故而棄之，換實驗箱，重新調(diào)試，發(fā)現(xiàn)可以運行的。</p><p>　　C2、自己未能找出錯誤所在，請教老師，指出連線上，我們?nèi)圆捎玫氖窃瓉黼娐穲D，因而沒有把R1、R2寄存器連到電路中。</p><p>　　D3、未設(shè)置好跳轉(zhuǎn)的方向，最后使其跳轉(zhuǎn)到停機指令，使其處于停機狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）運行結(jié)果</b&

26、gt;</p><p>　　程序會先從SW讀一個數(shù)放到R1中，然后將R1內(nèi)的數(shù)轉(zhuǎn)移到R0中，然后將R0內(nèi)的數(shù)放到DR1，R1中的數(shù)放到DR2，然后DR1+DR2+cy放到R0中，然后將R1內(nèi)的數(shù)顯示到LED上，下一步就進(jìn)入了停機的死循環(huán)。</p><p><b>　　實驗總結(jié)與心得體會</b></p><p>　　本次課程設(shè)計鞏固和實踐了本學(xué)期

27、所學(xué)習(xí)的理論知識。我沒有單純的為設(shè)計指令而設(shè)計指令，而是采取了以所要實現(xiàn)的功能為驅(qū)動，進(jìn)而決定需要哪些指令，然后進(jìn)行設(shè)計，這樣不僅達(dá)到了設(shè)計指令的目的，而且體驗到了指令在實際編程中的工作方式，加深了對機器指令的理解。</p><p>　　這次課程設(shè)計我設(shè)計指令實現(xiàn)了“一個具有帶進(jìn)位加法和立即數(shù)尋址方式的模型機”，在指令設(shè)計的過程中，遇到了很多的問題，我最初設(shè)想了三種方案，經(jīng)過跟同學(xué)討論否定了一種，后又在老師的指導(dǎo)

28、下，分析了另外兩種方案，最終選擇了通過P3測試，在微程序內(nèi)部實現(xiàn)流程轉(zhuǎn)移。這種方法不僅使得指令系統(tǒng)簡單，而且由于采用硬件實現(xiàn)，速度很快，而我原來的那兩套方案都是用軟件實現(xiàn)類似功能，速度慢，且邏輯復(fù)雜，不符合指令系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)和要求。通過這個方案選擇的過程，我加深了指令系統(tǒng)性能要求的理解，對指令系統(tǒng)的工作方式有了更清晰的認(rèn)識。</p><p>　　在本次課程設(shè)計之前，我對程序計數(shù)器PC的理解并不深刻，經(jīng)常會將其和微

29、程序的地址控制邏輯弄混。通過這次課程設(shè)計，我才真正理解：PC就是一個地址指針，只能指示內(nèi)存單元。在我設(shè)計的指令系統(tǒng)中，經(jīng)常需要修改PC的值來實現(xiàn)某些功能?，F(xiàn)在我已經(jīng)初步體會到PC的強大功能和在指令執(zhí)行過程中的重要地位。</p><p>　　通過這一周的學(xué)習(xí)，我對計算機各部件的組成和功能有了一個新的認(rèn)識，對內(nèi)存、地址寄存器、通用寄存器、數(shù)據(jù)緩沖器、指令寄存器、程序計數(shù)器PC以及ALU等部件協(xié)同工作的方式和過程有了更